探索基于gnss的列车定位方法研究

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1、北京交通大学博士学位论文基于GNSS的列车定位方法研究姓名：王剑申请学位级别：博士专业：交通信息工程及控制指导教师：吴建平20070401北京交通大学博士论文摘要为实现铁路运行管理和控制现代化，确保列车运行安全和提高运输效率，迫切需要装备性能先进、安全可靠的列车控制系统。列车控制系统的发展方向是基于通信的列车控制系统(CBTC．CommunieationB勰edTramContr01)。CBTC可以减小闭塞分区长度，增加行车密度。同时，CBTC迫切需要可靠的、低成本的新型列车定位系统。GNSS(GlobflNavigationSatelliteSystem)可

2、以提高列车定位的性能，例如采用GNSS技术可以对里程计打滑、抱死产生的误差进行校正；可以实现虚拟应答器、虚拟信号机，减少轨旁设备及维护工作量，大大降低系统成本。可用的GNSS资源日益丰富，性能也越来越好。但是GNSS要应用在列车定位，仍然需要一些辅助技术提高完整性、精度，包括列控数字轨道地图、完整性监控、轨道占用自动识别以及与多传感器融合技术等等。本论文以国家自然基金重点项目～高速铁路智能交通综合信息系统与关键技术的研究和欧洲第六框架项目(FP6)～EGSIC(EarlyGalileoServicehlCllina)为背景，研究基于GNSS(GlobflNav

3、igationSatdliteSyst锄)的列车定位方法。论文组建了基于GNSS的列车定位平台。根据现场测试数据及列车定位要求，提出了中国铁路GNSS增强系统建设方案。论文提出了一种列控数字轨道地图的创建方法，定义了该数字轨道地图的内容。为节约轨道地图测绘成本和提高测量速度，提出了一种采用霍夫变换的列控数字轨道地图生成方法：多轨迹求径。利用列车运行的定位历史信息以及轨道信息，作者提出了一种基于隐马尔科夫模型(HMM)的轨道占用自动识别的算法。研究了连续隐马尔科夫模型(CH删)的状态数量以及列车定位信息的采样率，建立混合密度CHMM，成功的对列车当前轨道进行识别

4、，解决了列车在股道上的初始准确定位问题。论文通过故障分析、风险分析、完整性模型分析，提出了被动式列车定位系统完整性监视算法；该算法根据列车定位的水平误差调节列车安全缓冲距离，提高了现有列车定位系统的完整性；论文分析了列车惯性运动特性，采用低成本的GPS和惯性传感器组合实现列车定位。论文研究的内容在青藏铁路现场以及北京三家店编组站进行了验证和分析，证明了论文所研究内容的合理性和可行性。关键词：列车定位组合定位列车控制系统低成本数据融合北京交通大学博十论文AbstractFormodernizingthemanagementandcontrolofChinarai

5、lwa弘andforincreasingtheefficiencyandsafetyoftransportation,iturgentlyneedstoequipthetraincontrolsystemswhichatehi曲performance，moresafeandreliable．TheorientationoftraincontrolsystemisCBTC(CommunicationBasedTrainContr01)system．CBTCCanreducethelengthofblockssectionandincreasethedensity

6、ofrailways．Meanwhile，CBTCneedsreliableandlow-costtrainpositioningsystemurgently．GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)technologiesCanimprovetheperformanceofthetrainpositioningsystem．Forinstance，GNSSgallbeusedtocorrecttheodometer’Serrorswhichalebroughtbyskidandslip．Virtualbaliseandvir

7、tualsignalCanbeachieved．ItCanreducethecostofthetrainpositioningsystemgreatlybyreducingtraeksideequipmentsandworkloadofmaintenance．GNSS(GlobalNavigationSatelliteSystem)developsquickly．Theresou“：esofsatellitesaremoreandmoreabundant．Andtheperformanceisalsogettingbetter．However,ifitisus

8、edfortrainpositioni